一种碟式太阳能集热器两轴定点追踪装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于太阳能集热器的追踪装置，具体是用于碟式太阳能集热器的主动式两轴定点追踪装置。按国际专利分类表(IPC)划分属于“机械工程；照明；加热；武器；爆破”部，“照明；加热”分部，“供热；炉灶；通风”大类，“不包含在其他类目中的热量产生和利用”小类，“带有加热物支承件的太阳能集热器”组技术领域(F24J2 / 02-38，G06T15 /06)。
【背景技术】
[0002]根据反射镜的特点，太阳能集热器可分为槽式、菲涅尔式、碟式和塔式。目前，槽式、菲涅尔式和塔式太阳能集热发电技术较为成熟，已经进入规模化建设的商业示范阶段。碟式太阳能集热器使用蝶形旋转抛物面反射镜将太阳光聚焦为一点，是集热比最高的收集方式，但因为追踪系统等技术不够成熟，目前规模化建设成本太高，需要进一步研究开发。
[0003]碟式太阳能集热器现有的追踪装置基本上都使用雷达式追踪原理:一个转轴垂直于地面调整方向，另一个转轴调整反射镜与地面的俯仰角。这种追踪机构虽然能够实现对太阳光线的精确追踪，但聚光焦点的空间位置不固定，这使得接收器的必须随着反射镜一起运动。其次，这种追踪系统没有实现对追踪向量的合理分解，追踪过程中两个转动轴都需要实时调整。另外，这种追踪系统如果使用主动则控制程序较为复杂，所以基本上都使用被动式追踪，用传感器来确定太阳光线的方向。以上特点增加了机构的制造和运行成本，阻碍了其规模化应用。
【发明内容】
[0004]针对碟式太阳能集热器现有追踪系统存在的不足，本发明为碟式太阳能集热器提供一种主动式两轴定点追踪装置。首先，这种追踪装置使得工作过程中反射镜焦点的空间位置固定不变。这样可以方便收集器的设计与安装，降低运行成本，为规模化建设创造条件。其次，追踪系统的两个追踪轴分别追踪地球自转和公转引起的光线方向变化，这大大降低了主动追踪的难度，并可以实现两轴独立追踪控制。
[0005]为解决上述技术问题，本发明专利所采用技术方案是:系统使用垂直相交的两个转轴对太阳光线进行追踪，第一个转轴平行于地轴，追踪速度与地球的转动大小相等方向相反，用于追踪因地球自转引起的光线变化。第二个转轴固定在第一个转轴上，其转动用于调整反射镜的俯仰角，追踪因地球公转引起的太阳光线变化。两个转轴交于一点，并且将反射镜的焦点设计在这一点上。追踪过程中两个轴线的交点位置是始终固定不动的，反射镜焦点的空间位置也就不会改变。因为两个追踪轴分别追踪地球的自转与公转，所以可进行独立控制，方便地实现主动追踪。
[0006]针对风力载荷对大型碟式太阳能集热器的破坏力较为严重的问题，具体结构中借鉴并联机构的设计思想，使用大直径齿圈来推动机构运转。
[0007]本发明的有益效果有三点:
[0008]I)能够保证碟式太阳能集热器焦点的空间位置不变，以方便接收器及相关部件的设计安装。
[0009]2)可以实现两轴独立追踪控制，降低控制的难度。
[0010]3)绕着追踪轴的转动通过中心与轴线重合的齿圈来推动。
[0011]优点1、2能够降低集热器的制造和运行成本，优点3可以增加结构的强度，增强抵抗风载的能力，提闻使用寿命。
【附图说明】
[0012]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0013]图1为两轴定点追踪系统原理图。
[0014]其中:1_反射镜；2_圆形导轨；3_第一追踪轴；4_支座。
[0015]第一追踪轴(3)与地轴平行，与地面的倾角等于当地的维度，圆形轨道(2)带着反射镜一起绕着第一个追踪轴转动，追踪因地球自转引起的光线方向变化。反射镜(I)在圆形轨道上滑动，圆形轨道的中心对应第二追踪轴(垂直于视图平面)，反射镜在轨道上的滑动就相当于绕着第二追踪轴转动，这样可以调整反射镜的俯仰角，追踪因地球公转引起的光线方向变化。两个追踪轴线垂直相交于一点，追踪过程中该点的位置始终不动。合理反射镜的形状，使得其焦点与这一点重合，则反射镜焦点的空间位置也将始终不变。
[0016]图2为具体结构主视图，图3为具体结构轴测图。
[0017]其中:1-反射镜；2-反射镜支座；3-圆形导轨；4_用于俯仰角调整的齿圈；5-用于俯仰角调整的驱动齿轮；6_驱动电机A ;7_用于方向调整的驱动齿轮；8_驱动电机B ;9-用于方向调整的齿圈；10_后支架；11_前支架。
【具体实施方式】
[0018]如图2、3所示,所述的反射镜(I)固定在反射镜支座(2)上,反射镜支座装在圆形导轨(3)上。反射镜支座与俯仰角调整齿圈(4)固定在一起。齿圈(4)与驱动齿轮(5)啮合在驱动电机A (6)的推动下在圆形导轨上滑动，调整反射镜的俯仰角。
[0019]圆形导轨通过两端的轴装在前后支架(10、11)上，轴的方向与地面的倾角等于当地的维度，与地球的自转轴线平行。圆形导轨与用于方向调整的齿圈(9)固定在一起，齿圈
(9)与驱动齿轮(7)啮合，在驱动电机B(8)的带动下绕着轴线转动，追踪因地球自转引起的太阳光线方向变化。
[0020]驱动电机A (6)与圆形导轨(3)固定在一起。
[0021]驱动电机B (8)装在后支架(10)上。
[0022]圆形导轨(3)的轨道轴线与导轨的转动轴线交于一点，反射镜(I)的焦点也在设计在这一点，这样保证追踪过程中焦点的空间位置始终不变。
【主权项】
1.一种用于碟式太阳能集热器的两轴定点追踪装置，通过垂直相交的两个转轴对太阳光线进行追踪，两个转轴交于一点，并且将反射镜的焦点设计在这一点上，实现追踪过程中反射镜焦点的空间位置不变。
2.根据权利要求1所述的两轴定点追踪装置，第一个转轴平行于地轴，用于追踪因地球自转引起的光线变化。第二个转轴固定在第一个转轴上，其转动用于调整反射镜的俯仰角。两个追踪轴分别追踪地球的自转与公转，可独立进行主动追踪控制。
3.根据权利要求1和权利要求2所述的碟式太阳能集热器两轴定点追踪装置，通过反射镜在圆形轨道上滑动来调整俯仰角，完成第二个轴线的追踪任务。
4.根据权利要求1和权利要求2所述的碟式太阳能集热器两轴定点追踪装置，绕两追踪轴的转动通过中心和轴线重合的齿圈来推动，以增加结构的强度。
【专利摘要】本发明涉及一种用于太阳能追踪装置，具体是用于碟式太阳能集热器的主动式两轴定点追踪装置。装置中包括：1-反射镜；2-圆形导轨；3-第一追踪轴；4-支座。第一追踪轴(3)与地轴平行，圆形导轨(2)带着反射镜(1)一起绕着第一个追踪轴转动，追踪地球自转引起的光线方向变化。反射镜(1)在圆形导轨(2)上的滑动以调整俯仰角，也就是绕着第二追踪轴转动，追踪地球公转引起的光线方向变化。两个追踪轴线垂直并相交于一点，反射镜的焦点与这一点重合。追踪过程中该点的空间位置始终不动，实现了集热器定点聚焦的功能。两个追踪轴分别对应追踪地球自转和公转，相互独立，可方便地进行主动式追踪控制。
【IPC分类】F24J2-54, F24J2-38
【公开号】CN104567029
【申请号】CN201310512857
【发明人】李绍青, 李 昊, 李云, 赵汝海
【申请人】安徽建筑大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月21日